宽带网络交换机的选择和使用(1)

最近在为一家新开的网吧开通路由时，网吧的管理员跑来问我，网吧里的计算机互连选集线器（HUB）好还是选交换机好，CISCO的交换机是不是就是最好的了。人常说，只选对的不选贵的。但如何选择就是对的呢？常见的中小型网络有二三百台电脑，多者达到上千台。它们通过综合布线系统交换设备连在一起。并通过交换机或路由器连到宽带网络上。因而各种交换机的选择和使用对宽带网络系统的性能将具有极为重要的影响。我就工作中常见的一些交换机问题作些探讨与交流。

一、集线器和交换机的区别

1. 集线器（这里仅指非交换式单网段和多网段型）在OSI体系结构中属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备，现在常见的三层交换为在二层平台上提供VLAN和基于IP的路由和交换功能，而四层交换则为基于端口的应用。集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性，类似于一个大的总线型局域网；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片对封装数据包进行转发等。

2. 从工作方式来看，集线器是一种广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其他所有端口都能够收听到信息，容易产生广播风暴，并且每一个时刻只有一个端口发送数据，另外安全性差，所有的网卡都能接收到所发数据，只是非目的地网卡丢弃了信包。当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机就能够隔离冲突域和有效的抑制广播风暴的产生。

3. 从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当二个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。

4. 交换机工作于数据链路层以MAC地址进行寻址，有一定的额外寻址开销，在数据流量小时，时延可能相对数据传输时间而言较大；集线器工作于物理层为广播方式传输数据，流量小时性能下降不明显适合于共享总线型结构局域网。

二、二层交换与第三层交换以及路由器的区别

第二层交换技术工作于数据链路层。它按所接收到数据包的目的MAC地址在内部地址表中对应端口进行转发，将本数据包MAC地址与对应端口记录在内部地址表中，MAC地址不在表内的就进行广播等待回应。因而二层交换机对MAC地址具有学习功能，对于网络层或高层协议来说是透明的，数据交换靠专用处理数据包转发的ASIC（应用专用集成芯片组）实现速度很快。但它不能处理三层及三层以上的协议，不能处理不同IP子网间的数据交换。

第三层交换工作于OSI七层模型中的第三层，是利用三层协议中的IP包包头信息对后续数据流进行标记，进行帧头重组，将具有同一标记的数据流的报文交换到数据链路层，即提供一条目标地址与源地址之间的一条数据通道。因此，三层交换机不必拆包便可判断路由，从而将数据包直接转发，进行数据交换。从而可以实现不同子网IP包交换。另外三层路由模块不是简单的二层交换机与路由器的简单叠加，它是由三层路由模块叠加二层交换高速背板总线速率可达Gbit/s，其中大部分必需的需路由软件处理的数据转发为三层转发外，其余均为二层高速转发。

路由器工作于OSI第三层网络层，工作模式与二层相似。路由器主要决定最佳路由并转发数据包。路由器内有一个路由表，其中记录各种链路信息，供路由算法计算出到目的地的最佳路由。据此路由器再进行数据转发。如不能知道目的路由，则将包丢弃，并向源地址返回信息。路由器可相互学习路由信息或将自已的链路状态进行广播，使路由信息按一定方式进行更新，从而由算法计算最佳路由。因此路由器路径计算工作量很大。路由器一般端口数量有限，路由转发速度慢。在内网数据流量较大，又要求快速转发响应时，常建议使用三层交换机，而将网间路由工作交由路由器完成。

三、交换机分类和选择指标

从传输介质和传输速度上看，局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等多种，这些交换机分别适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等环境。　

按照最广泛的普通分类方法，局域网交换机可以分为桌面型交换机（Desktop Switch）、组型交换机（Workgroup Switch）和校园网交换机（Campus Switch）三类。

根据架构特点，人们还将局域网交换机分为机架式、带扩展槽固定配置式、不带扩展槽固定配置式3种产品。

选择宽带交换机时除根据以上介绍外还应参考以下几个主要指标：

1． 转发技术

转发技术是指交换机所采用的用于决定如何转发数据包的转发机制。

直通转发技术　

交换机获取到数据包目的地址，就开始向目的端口发送数据包。通常，交换机在接收到数据包的前6个字节时，就已经知道目的地址，从而可以决定向哪个端口转发这个数据包。直通转发技术速率快、延时少和吞吐率高。但当网络中误码率较高时，交换机会转发所有的完整数据包和错误数据包，这将给整个交换网络带来许多错误通讯包。直通转发技术适用与网络链路质量好的网络环境。